【摘要】：將廉價(jià)塑料轉(zhuǎn)變?yōu)橄冗M(jìn)碳納米材料能夠有效降低制備成本,同時(shí)為廢舊塑料的處理提供一種環(huán)保途徑。但廢舊塑料通常是幾種聚烯烴的混合物,而目前常用的單金屬催化劑往往不具有通用性,只能用于某一種塑料的催化。本研究發(fā)現(xiàn)利用一種三金屬催化劑(Ni-Mo-Mg)與炭黑協(xié)同作用,能夠高效催化不同種類聚烯烴制備碳納米管及其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。Ni-Mo-Mg催化劑原位催化聚丙烯(PP),聚乙烯(PE),聚苯乙烯(PS)及其混合物合成碳納米管,最高產(chǎn)率分別為26.24%,28.36%,18.39%及31.66%。隨著一種協(xié)同添加劑—炭黑(CB)的加入,碳納米管產(chǎn)率最大值可分別提高至53.56%,65.95%,41.85%及59.83%。利用掃描電子顯微鏡(SEM),透射電子顯微鏡(TEM),高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM),X射線衍射儀(XRD)及拉曼光譜(Raman)等對(duì)所制備的碳納米管的微觀形貌,結(jié)構(gòu),石墨化程度等進(jìn)行表征與分析。研究表明,炭黑的添加能夠改善碳納米管形貌,同時(shí)使其石墨化程度得到提高。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果,本文對(duì)催化劑Ni-Mo-Mg的高效催化機(jī)理及其與炭黑的協(xié)同作用理論進(jìn)行了探討。本文還通過熱解聚丙烯/Ni-Mo-Mg/炭黑共混物合成一種碳納米管網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。掃描電子顯微鏡(SEM),透射電子顯微鏡(TEM)用于觀察碳納米管網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的微觀形貌,X射線衍射儀(XRD),拉曼光譜(Raman),熱重分析測(cè)試儀(TGA)及X射線光電子能譜(XPS)等則對(duì)其石墨化程度,熱穩(wěn)定性及表面組成進(jìn)行了測(cè)試分析。結(jié)果證明,加入的CB-1不僅能夠提高碳納米管產(chǎn)率,且能使其互相連接,形成一種新型的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。碳納米管產(chǎn)率的增加與炭黑捕捉自由基的能力有關(guān),連接碳納米管的能力則取決于其粒徑的大小。
[Abstract]:The conversion of cheap plastics to advanced carbon nanomaterials can effectively reduce the preparation cost and provide an environmental protection approach for the treatment of waste plastics. However, waste plastics are usually mixtures of polyolefin, but the single metal catalysts used at present are not universal and can only be used in the catalysis of one kind of plastics. It was found that a trimetallic catalyst (Ni-Mo-Mg) and carbon black could efficiently catalyze the preparation of carbon nanotubes (CNTs) from different polyolefins and their reticular structure by using a trimetal catalyst (Ni-Mo-Mg) and carbon black. In situ Ni-Mo-Mg catalyst catalyzed (PP), of polypropylene. Carbon nanotubes were synthesized from polyethylene (PE), polystyrene (PS) and its mixture. The highest yields of carbon nanotubes were 26.24% 28.36% and 31.66%, respectively. With the addition of a synergistic additive, carbon black (CB), the maximum yield of carbon nanotubes can be increased to 53.56% and 59.83%, respectively. Scanning electron microscope (SEM), (SEM), transmission electron microscope (TEM), high resolution transmission electron microscope (TEM), (HRTEM), X ray diffractometer (XRD) and Raman spectrum (Raman) were used to analyze the morphology and structure of the carbon nanotubes. The graphitization degree was characterized and analyzed. The results show that the addition of carbon black can improve the morphology and graphitization of carbon nanotubes. Based on the experimental results, the high efficiency catalytic mechanism of catalyst Ni-Mo-Mg and the theory of synergistic action with carbon black were discussed in this paper. A carbon nanotube network structure was also synthesized by pyrolysis of polypropylene / Ni-Mo-Mg/ carbon black blends. Scanning Electron microscope (SEM) (SEM), Transmission Electron microscope (TEM) used to observe the Microstructure of carbon Nanotubes (CNTs) and X-ray diffractometer (XRD), Raman Spectroscopy (Raman), The graphitization degree, thermal stability and surface composition were measured by thermogravimetric analyzer (TGA) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results show that the addition of CB-1 can not only increase the yield of CNTs, but also make them interconnect with each other to form a new network structure. The increasing yield of carbon nanotubes is related to the ability of carbon black to capture free radicals, and the ability to connect carbon nanotubes depends on the size of the carbon nanotubes.
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.1;TQ127.11

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本文編號(hào)：2397504